научная статья по теме РЕАКЦИЯ РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА ЛОКАЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ У ЛЮДЕЙ С ОДНОНУКЛЕОТИДНЫМ ПОЛИМОРФИЗМОМ RS11562975 ГЕНА ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ИОННОГО КАНАЛА TRPM8 Биология

Текст научной статьи на тему «РЕАКЦИЯ РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА ЛОКАЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ У ЛЮДЕЙ С ОДНОНУКЛЕОТИДНЫМ ПОЛИМОРФИЗМОМ RS11562975 ГЕНА ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ИОННОГО КАНАЛА TRPM8»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 2, с. 94-98

УДК 612.882,612.225

РЕАКЦИЯ РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА ЛОКАЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ У ЛЮДЕЙ С ОДНОНУКЛЕОТИДНЫМ ПОЛИМОРФИЗМОМ rs11562975 ГЕНА ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО

ИОННОГО КАНАЛА TRPM8

© 2014 г. Т. В. Козырева1, Е. Я. Ткаченко1, Т. А. Потапова2, М. И. Воевода2, 3

Институт физиологии и фундаментальной медицины СО РАМН, Новосибирск 2Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск 3Институт терапии СО РАМН, Новосибирск E-mail: kozyreva@physiol.ru Поступила в редакцию 20.06.2012 г.

На основе геномных исследований среди лиц, относящихся к русской этнической группе, была выявлена группа с гетерозиготным генотипом, содержащим С-аллель в локусе однонуклеотидного полиморфизма rs11562975 (G ^ C), располагающегося в 6 экзоне гена, кодирующего термочувствительный ионный канал TRPM8. Для лиц этой группы характерен не только повышенный уровень ощущений к холоду, но также и гипометаболическая реакция на охлаждение кожи и на нетемпературную активацию холодочувствительного ионного канала TRPM8 ментолом — снижение газообмена, легочной вентиляции и коэффициента экстракции кислорода. Для субъектов, имеющих гомозиготный генотип GG, характерен более низкий уровень ощущений холода и адекватный ответ организма на охлаждение, с точки зрения терморегуляции (уменьшение теплоотдачи с дыханием и переход на жировой обмен).

Ключевые слова: однонуклеотидный полиморфизм гена ?грда8, локальное охлаждение, ментол, респираторные показатели, общий метаболизм.

DOI: 10.7868/S0131164614020106

В последние годы большое количество исследований механизмов холодовой чувствительности на клеточном и молекулярном уровне свидетельствуют о том, что термочувствительные ионные TRP каналы являются основными сенсорами изменения температуры. К настоящему времени идентифицировано два чувствительных к холоду ионных канала - TRPA1 и TRPM8. TRPM8 является ионным каналом, который активируется холодом в диапазоне физиологически значимых температур — 8-28°С. Ионный канал TRPM8 может активироваться также ментолом, ицилином и другими химическими агентами [1, 2]. TRPM8 экспрессируется на сенсорных нейронах задне-корешковых и тригеминального ганглиев [3], свободные нервные окончания которых и являются периферическими термочувствительными афферентами.

Ген, кодирующий белок термочувствительного катионного канала TRPM8, у человека локализован в районе 2q37.1 второй хромосомы [4]. Установлено наличие целого ряда однонуклеотидных полиморфизмов, расположенных в кодирующих и некодирующих участках гена (NCBI, Database

8МР). Однонуклеотидный полиморфизм г,у11562975 локализован в 6 экзоне гена ТЯРМ8 и обусловливает синонимичную замену нуклеоти-дов О ^ С (гуанина на цитозин), которая не меняет лейцин на другую аминокислоту в 250 позиции полипептида ТВРМ8. Ранее нами показано [5], что для людей с гетерозиготным генотипом ОС характерна повышенная чувствительность к холоду, по сравнению с людьми, имеющими гомозиготный генотип ОО. Однако роль данного однонук-леотидного полиморфизма (как и других полиморфизмов этого гена) в формировании эффек-торных реакций целого организма в ответ на холодовое воздействие остается не выясненной.

Хорошо известно, что центральные и периферические термочувствительные структуры являются важными сенсорными входами системы регуляции дыхания. Ранее [6, 7], в наших исследованиях была выявлена связь количества функционирующих холодовых терморецепторов на коже предплечья, лица и стопы с показателями дыхания человека. Это давало основание полагать, что изменение периферического температурного входа участвует в перестройке системы

РЕАКЦИЯ РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА ЛОКАЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

95

внешнего дыхания. Исходя из вышесказанного, мы попытались оценить связь между однонуклео-тидным полиморфизмом rs11562975 гена ионного канала TRPM8 и реакцией внешнего дыхания на охлаждение до и после активации термочувствительного ионного канала TRPM8 его агонистом ментолом.

МЕТОДИКА

Исследуемая выборка (21 человек) была сформирована из случайно отобранных жителей г. Новосибирска, относящихся к русской этнической группе. Обследованы практически здоровые добровольцы, мужчины и женщины (средний возраст 24.3 ± 1.15 лет), росто-весовой коэффициент которых составлял 2.8 ± 0.06. Обследуемые были предупреждены о цели исследования и предстоящих в ходе эксперимента воздействиях в соответствии с принципами Хельсинкской декларации.

Обследуемый в легкой одежде находился в термостатированной камере при температуре воздуха 22—23°С, сидя в кресле. Регистрировались следующие показатели: температура кожи на внутренней стороне предплечья, а также показатели внешнего дыхания (легочная вентиляция и газообмен).

С помощью термисторов TSD 202B измерительного комплекса фирмы BIOPAC непрерывно на протяжении всего эксперимента регистрировалась температура кожи на внутренней поверхности левого и правого предплечья.

Показатели внешнего дыхания (частота дыхания, минутный объем дыхания, коэффициент экстракции кислорода и выделение углекислого газа) регистрировались непрерывно во время всего обследования с помощью специальных блоков и программы системы Biopac MP-100. На основании зарегистрированных параметров рассчитывались дыхательный объем, общее потребление кислорода (мл/мин кг) и дыхательный коэффициент, как соотношение выделившегося углекислого газа к величине общего потребления кислорода.

Тестовое локальное охлаждение предплечья проводилось с помощью термода площадью 25 см2, температура термода 8—10°С. Продолжительность холодового воздействия — 5 минут. Тестовое охлаждение приводило к снижению температуры кожи на 5 ± 0.2°С.

Аппликация 1% раствора ментола — (-)Men-thol, (Sigma) в 50% этиловом спирте проводилась в течение 5 минут. Для этого 1 мл раствора равномерно наносился на фильтровальную бумагу соответствующего размера (25 см2), которая прикладывалась к коже правого предплечья.

Анализу подвергались исследуемые показатели: 1) в исходном состоянии, 2) во время тестово-

го охлаждения левого предплечья, 3) через 25 минут после аппликации ментола на правое предплечье, а также 4) во время последующего тестового охлаждения правого предплечья. Наши предшествующие исследования [8] показали, что через 25—30 минут после аппликации ментола наблюдается уменьшение количества функционирующих холодовых рецепторов на коже у всех испытуемых.

Забор крови для геномного анализа проводился натощак. Кровь брали из вены (5—10 мл в пробирки с антикоагулянтом — Vacuette c EDTA) и она хранилась при —20°С. Геномную ДНК из крови выделяли стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции [9]. Образцы геноти-пировали методом прямого автоматического се-квенирования. Для амплификации фрагмента использовали праймеры: прямой 5'-aggaggcataatgt-gattgaacc-3' и обратный 5'-tttggtagtgattgttgttgatgc-3'. Секвенирование продуктов амплификации проводили на автоматическом секвенаторе ABI Prism Genetic Analyzer 310 (Applied Biosystems, USA) с использованием набора BigDye Terminator cycle kit в Межинститутском центре секвенирования ДНК СО РАН (Новосибирск). Результаты секве-нирования анализировали с помощью программ DNA Star (Meg Align) и Chromas.

Статистическую обработку результатов проводили по стандартной методике с применением t-критерия Стьюдента. Данные представлены как M ± m.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Геномные исследования показали, что 5 человек (24%) имели гетерозиготный генотип по од-нонуклеотидному полиморфизму rs11562975 гена TRPM8, содержащий менее распространенный С-аллель (GC), остальные 16 человек (74%) были гомозиготы по более распространенному G-алле-лю (GG). Подобное распределение соответствует данным, полученным нами ранее в достаточно большой выборке [5, 10].

Как следует из полученных данных (таблица), температура кожи, легочная вентиляция и газообмен в исходном состоянии в обследованных группах людей не различались. Межгрупповых различий по изменению температуры кожи предплечья не обнаружено ни при охлаждении, ни при аппликации ментола.

Активация кожных терморецепторов охлаждением или ментолом выявила межгрупповые различия в реакции респираторной системы.

У лиц с гомозиготным генотипом GG, составляющих большинство обследованных, не наблюдалось изменений минутного объема дыхания, потребления кислорода, выделения углекислого

Влияние охлаждения и аппликации ментола на параметры внешнего дыхания и газообмен

Параметры

Исходные

Охлаждение

Аппликация ментола

Охлаждение после ментола

Обследованные лица с генотипом ОО

Температура кожи левого предплечья, °С 32.0 ± 0.11 27.1 ± 0.29

Температура кожи правого предплечья, °С 32.2 ± 0.09 32.1 ± 0.10 26.6 ± 0.31

Минутный объем дыхания, л/мин 7.6 ± 0.65 7.3 ± 0.67 7.0 ± 0.57 6.4 ± 0.35

Дыхательный объем, мл 630 ± 100.8 573 ± 96.7* 509 ± 76.2* 535 ± 93.4

Частота дыхания 14.0 ± 1.01 15.1 ± 1.01* 15.3 ± 1.06* 15.2 ± 1.13

Потребление кислорода, мл/мин/кг 5.7 ± 0.36 5.8 ± 0.47 5.4 ± 0.41 5.0 ± 0.39

Выделение углекислого газа, мл/мин/кг 4.0 ± 0.40 3.8 ± 0.36 3.5 ± 0.25 3.2 ± 0.23

Коэффициент экстракции кислорода, мл 5.1 ± 0.28 5.3 ± 0.29 5.1 ± 0.31 5.0 ± 0.26

Дыхательный коэффициент 0.68 ± 0.020 0.64 ± 0.015* 0.65 ± 0.018* 0.64 ± 0.022

Обследованные лица с генотипом ОС

Температура кожи левого предплечья, °С 32.0 ± 0.18 26.9 ± 0.74

Температура кожи правого предплечья, °С 32.2 ± 0.19 32.1 ± 0.13 26.5 ± 0.54

Минутный объем дыхания, л/мин 8.0 ± 0.60 6.0 ± 0.63* 4.8 ± 0.72* 5.0 ± 0.66

Дыхательный объем, мл 626 ± 89.0 520 ± 53.6 400 ± 91.0* 448 ± 110.0

Частота дыхания 13.2 ± 1.07 12.8 ± 1.54 12.7 ± 1.43 13.6 ± 2.56

Потребление кислорода, мл/мин/кг 6.9 ± 1.15 5.0 ± 0.57* 3.7 ± 0.97* 4.1 ± 1.15

Выделение углекислого газа, мл/мин/кг 4.6 ± 0.42 3.2 ± 0.50* 2.4 ± 0.60* 2.7 ± 0.73

Коэффициент экстракции кислорода, мл 5.9 ± 0.48 5.8 ± 0.40 5.0 ± 0.60* 4.7 ± 0.64

Дыхательный коэффициент 0.64 ± 0.02 0.65 ± 0.02 0.65 ± 0.03 0.64 ± 0.03

* Достоверность парного сравнения с исходными величинами при Р < 0.05.

газа и коэффициента экстракции кислорода, ни при тестовом охлаждении, ни после актив

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком